16 лютого 2023
Що краще, зворотний осмос + EDI або традиційний іонний обмін?
Повна англійська назва EDI – електродна іонізація, також відома як технологія електродеіонізації, або електродіаліз в упакованому шарі
Технологія електродеіонізації поєднує в собі дві технології іонного обміну та електродіалізу. Це технологія опріснення, розроблена на основі електродіалізу, і це технологія очищення води, яка широко використовується та досягає кращих результатів після іонообмінних смол.
Він не тільки використовує переваги безперервного опріснення за технологією електродіалізу, але й використовує технологію іонного обміну для досягнення ефекту глибокого опріснення;
Він не тільки усуває дефект, який полягає в тому, що ефективність струму падає при використанні процесу електродіалізу для обробки розчинів низької концентрації, підсилює перенесення іонів, але і дозволяє регенерувати іонообмінник, уникаючи використання регенерантів, і зменшуючи вторинну величину, що утворюється при використанні кислотно-лужних регенерантів. Вторинні забруднення, реалізують безперервну роботу деіонізації.
TОсновний принцип деіонізації EDI включає в себе наступні три процеси:
1. Процес електродіалізу
Під дією зовнішнього електричного поля електроліт у воді вибірково мігруватиме через іонообмінну смолу у воді і вивантажуватиметься разом із концентрованою водою, тим самим видаляючи іони у воді.
2. Процес іонного обміну
Іони домішок у воді обмінюються іонообмінною смолою, а іони домішок у воді об'єднуються для досягнення ефекту ефективного видалення іонів у воді.
3. Процес електрохімічної регенерації
Смола електрохімічно регенерується за допомогою Н+ і ОН-, що генеруються поляризацією міжфазної води іонообмінної смоли, для реалізації саморегенерації смоли.
02 Фактори впливу та засоби контролю ЕДІ?
1. Вплив провідності
При одному і тому ж робочому струмі зі збільшенням провідності сирої води швидкість видалення слабких електролітів ЕДІ зменшується, а також збільшується провідність стоків.
Якщо провідність сирої води низька, вміст іонів також низький, а низька концентрація іонів робить градієнт електрорушійної сили, що утворюється на поверхні смоли та мембрани в камері прісної води, також великим, що призводить до посилення дисоціації води, збільшення граничного струму, а вироблена Н+ І кількість ОН- більше, Таким чином, ефект регенерації аніонної та катіонообмінної смоли, заповненої в камері прісної води, є хорошим.
Тому необхідно контролювати провідність води, що вводиться, таким чином, щоб провідність води EDI була менше 40 мкб/см, що може забезпечити кваліфіковану провідність стічних вод і видалення слабких електролітів.
2. Вплив робочої напруги і струму
У міру збільшення робочого струму якість одержуваної води продовжує поліпшуватися.
Однак, якщо струм збільшується після досягнення найвищої точки, через надмірну кількість іонів Н+ і ОН-, що утворюються в результаті іонізації води, крім використання для регенерації смоли, велика кількість надлишкових іонів виступає в якості іонів-носіїв для провідності, і в той же час через велику кількість процесу руху іонів-носіїв в середовищі відбувається накопичення і засмічення, І навіть відбувається зворотна дифузія, в результаті чого відбувається зниження якості виробленої води.
Тому необхідно підбирати відповідну робочу напругу та струм.
3. Вплив індексу каламутності та забруднення (SDI)
Канал виробництва води модуля EDI заповнений іонообмінною смолою. Надмірна каламутність і індекс забруднення будуть перекривати канал, що призведе до збільшення різниці тиску в системі і зниження видобутку води.
Тому потрібне належне попереднє очищення, а стоки RO загалом відповідають вимогам EDI influent.
4. Вплив твердості
Якщо залишкова жорсткість живильної води в EDI занадто висока, це призведе до забруднення мембранної поверхні каналу концентрованої води, швидкість потоку концентрованої води зменшиться, питомий опір виробленої води зменшиться, і це вплине на якість води. У важких випадках концентровані водні та полярні водні канали модуля будуть заблоковані. В результаті відбувається руйнування компонентів через внутрішнє нагрівання.
Його можна поєднувати з видаленням CO2 для пом'якшення та додавання лугу до води зворотного осмосу; коли вміст солі у воді високий, його можна поєднувати з опрісненням для підвищення рівня RO або нанофільтрацією для регулювання впливу жорсткості.
5. Вплив ТОС (загального органічного вуглецю)
Якщо вміст органічної речовини у стічній воді буде занадто високим, це викличе органічне забруднення смоли і вибірково проникної мембрани, що призведе до підвищення робочої напруги системи і зниження якості виробленої води. У той же час в концентрованому водному каналі також легко утворити органічний колоїд і перекрити канал.
Тому при роботі з ним один рівень R0 може бути доданий в поєднанні з іншими вимогами до індексу, щоб відповідати вимогам.
6. Вплив іонів металів, таких як Fe і Mn
Іони металів, такі як Fe і Mn, викличуть «отруєння» смоли, а металеве «отруєння» смоли викличе швидке погіршення якості стоків EDI, особливо швидке зниження швидкості видалення кремнію.
Крім того, окислювальний каталітичний ефект металів зі змінною валентністю на іонообмінні смоли призведе до незворотного пошкодження смол.
Взагалі кажучи, рівень заліза в еді під час роботи може бути нижчим за 0,01 мг/л.
7. Вплив С02 на інфлюент
HCO3- що утворюється CO2 у воді, що потрапила у воду, є слабким електролітом, який може легко проникнути в шар іонообмінної смоли та спричинити зниження якості виробленої води.
Його можна видалити шляхом дегазації вежі перед входом у воду.
8. Вплив загального вмісту аніонів (TEA)
Високий TEA зменшить питомий опір води, що виробляється EDI, або збільшить робочий струм EDI, тоді як надмірно високий робочий струм збільшить струм системи, збільшить концентрацію залишкового хлору у воді електрода та буде шкідливим для терміну служби мембрани електрода.
Крім перерахованих вище восьми факторів впливу, на роботу системи EDI також впливають температура вхідної води, значення pH, SiO2 і оксиди.
03 Особливості EDI
В останні роки технологія EDI широко використовується в галузях з високими вимогами до якості води, таких як електроенергетика, хімічна промисловість та медицина.
Багаторічні прикладні дослідження в області водопідготовки показують, що технологія очищення EDI має наступні шість характеристик:
1. Якість води висока, а вихід води стабільний
Технологія EDI поєднує в собі переваги безперервного опріснення за допомогою електродіалізу та глибокого опріснення шляхом іонного обміну. Безперервні наукові дослідження та практика показали, що використання технології EDI для опріснення знову може ефективно видаляти іони у воді, а чистота стічних вод висока.
2. Низькі умови монтажу обладнання та мала площа
У порівнянні з іонообмінним шаром, пристрій EDI має невеликі розміри та невелику вагу, і його не потрібно оснащувати резервуарами для зберігання кислоти та лугу, що може ефективно заощадити простір.
Мало того, пристрій EDI є автономною конструкцією, термін будівництва короткий, а навантаження на монтаж на місці невелике.
3. Проста конструкція, зручна експлуатація та обслуговування
Пристрій для обробки EDI може бути виготовлений модульним способом і може бути автоматично та безперервно регенерований без великого та складного обладнання для регенерації. Після введення в експлуатацію він простий в експлуатації та обслуговуванні.
4. Автоматичне керування процесом очищення води просте та зручне
Пристрій EDI можна підключати до системи паралельно з декількома модулями. Модулі безпечні та стабільні в роботі та надійні за якістю, що робить експлуатацію та управління системою простою для реалізації програмного контролю та простою в експлуатації.
5. Відсутність скидання відпрацьованої кислоти та відпрацьованого лугу, що сприяє захисту навколишнього середовища
Пристрій EDI не потребує кислотної та лужної хімічної регенерації, а скидання хімічних відходів в основному не відбувається.
6. Швидкість відновлення води висока, а коефіцієнт використання води технології очищення EDI зазвичай досягає 90% або більше
Підводячи підсумок, можна сказати, що технологія EDI має великі переваги з точки зору якості води, стабільності роботи, простоти експлуатації та обслуговування, безпеки та захисту навколишнього середовища.
Але є у нього і певні недоліки. Пристрій EDI має підвищені вимоги до якості води, що подається водою, а його одноразові інвестиції (витрати на інфраструктуру та обладнання) є відносно високими.
Слід зазначити, що хоча вартість інфраструктури та обладнання для EDI дещо вища, ніж у процесу змішаного шару, технологія EDI все ж таки має певні переваги після розгляду вартості експлуатації пристрою.
Наприклад, станція чистої води порівнювала інвестиційні та експлуатаційні витрати двох процесів, і пристрій EDI може компенсувати різницю в інвестиціях з процесом змішаного шару після одного року нормальної роботи.
04 Зворотний осмос + EDI проти традиційного іонного обміну
1. Порівняння початкових інвестицій в проект
З точки зору початкових інвестицій проекту, в систему очищення води з невеликою витратою води, оскільки процес зворотного осмосу + EDI скасовує величезну систему регенерації, необхідну для традиційного процесу іонного обміну, особливо скасовує два резервуари для зберігання кислоти та два резервуари для зберігання лугу. Тайвань не тільки значно знижує витрати на закупівлю обладнання, але і економить близько 10% - 20% площі суші, тим самим знижуючи витрати на цивільне будівництво і придбання землі для будівництва заводів.
Оскільки висота традиційного іонообмінного обладнання, як правило, перевищує 5 м, а висота обладнання зворотного осмосу та EDI – в межах 2,5 м, висота цеху водопідготовки може бути зменшена на 2-3 м, тим самим заощаджуючи ще 10%-20% інвестицій у цивільне будівництво заводу.
Враховуючи швидкість відновлення зворотного осмосу та EDI, концентрована вода вторинного зворотного осмосу та EDI повністю відновлюється, але концентрована вода первинного зворотного осмосу (близько 25%) потребує скидання, і відповідно збільшується вихід системи попереднього очищення. Коли система приймає традиційний процес коагуляції, освітлення та фільтрації, початкові інвестиції повинні збільшитися приблизно на 20% у порівнянні з системою попереднього очищення процесу іонного обміну.
З комплексного розгляду, процес зворотного осмосу + EDI приблизно еквівалентний традиційному процесу іонного обміну з точки зору початкових інвестицій в невеликі системи очищення води.
2. Порівняння експлуатаційних витрат
Як ми всі знаємо, з точки зору споживання реагентів, експлуатаційні витрати процесу зворотного осмосу (включаючи дозування зворотного осмосу, хімічне очищення, очищення стічних вод тощо) нижчі, ніж у традиційного процесу іонного обміну (включаючи регенерацію іонообмінної смоли, очищення стічних вод тощо).
Однак з точки зору енергоспоживання, заміни запчастин і т.д. процес зворотного осмосу плюс EDI буде набагато вище, ніж традиційний процес іонного обміну.
За статистикою, експлуатаційні витрати процесу зворотного осмосу плюс EDI трохи вищі, ніж у традиційного іонообмінного процесу.
Всебічний розгляд, загальна вартість експлуатації та обслуговування процесу зворотного осмосу плюс EDI на 50-70% вища, ніж у традиційного процесу іонного обміну.
3. Зворотний осмос + EDI має сильну адаптивність, високий ступінь автоматизації та невелике забруднення навколишнього середовища
Процес зворотного осмосу + EDI добре адаптується до солоності неочищеної води. Процес зворотного осмосу може бути використаний з морської води, солонуватої води, шахтної дренажної води, підземних вод до річкової води, тоді як процес іонного обміну має вміст розчиненої твердої речовини понад 500 мг у вхідній воді/л є неекономічним.
Зворотний осмос і EDI не вимагають кислотно-лужної регенерації, споживають велику кількість кислотно-лужних стічних вод, не утворюють великої кількості кислотно-лужних стічних вод. У них потрібно лише додати невелику кількість кислоти, лугу, антискаланта і відновника.
З точки зору експлуатації та обслуговування, зворотний осмос та EDI також мають переваги високої автоматизації та простого програмного керування.
4. Устаткування зворотного осмосу + EDI дороге і складне в ремонті, а концентрованим розсолом складно обробляти
Хоча процес зворотного осмосу плюс EDI має багато переваг, при виході з ладу обладнання, особливо при пошкодженні мембрани зворотного осмосу і стека мембран EDI, його можна замінити тільки відключенням. У більшості випадків для його заміни потрібен професійний і технічний персонал, а час відключення може збільшитися.
Хоча зворотний осмос не виробляє великої кількості кислотно-лужних стічних вод, швидкість відновлення первинного зворотного осмосу, як правило, становить лише 75%, і буде вироблятися велика кількість концентрованої води. Вміст солі в концентрованій воді буде набагато вище, ніж в сирій воді. Очисні заходи, після скидання будуть забруднювати навколишнє середовище.
В даний час на вітчизняних електростанціях велика частина концентрованого розсолу від зворотного осмосу переробляється і використовується для промивання вугілля і зволоження золи; Деякі університети проводять дослідження з випаровування і кристалізації концентрованого розсолу, але вартість висока і складна, а серйозного питання поки що немає. спектр промислового застосування.
Вартість обладнання зворотного осмосу та EDI відносно висока, але в деяких випадках вона навіть нижча, ніж початкові інвестиції в традиційний процес іонного обміну.
У великомасштабних системах водопідготовки (коли система виробляє велику кількість води) початкові інвестиції в системи зворотного осмосу і EDI набагато вище, ніж в традиційні процеси іонообміну.
У невеликих системах водопідготовки процес зворотного осмосу плюс EDI приблизно еквівалентний традиційному процесу іонного обміну з точки зору початкових інвестицій у невеликі системи очищення води.
Підводячи підсумок, можна сказати, що коли потужність системи очищення води невелика, пріоритет може бути відданий процесу зворотного осмосу плюс EDI очищення. Цей процес має низькі початкові інвестиції, високий ступінь автоматизації та низьке забруднення навколишнього середовища.
НАТИСНІТЬ ПЕРЕГЛЯНУТИ